废水中高浓度氨氮处理方法

中国污水处理工程网时间：2018-2-23 14:31:12

　　申请日2015.05.25

　　公开(公告)日2015.09.16

　　IPC分类号B01J20/22; B01J20/28; C02F1/28; B01J20/32; B01J20/30

　　摘要

　　本发明涉及一种处理线路板蚀刻废水中高浓度氨氮方法，属于污水处理领域。本发明将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比1：8配成黏稠液，将其凃于吸附棒表层，在通风状态下干燥后置于吸附塔中，让线路板蚀刻废水渗透液流经，吸附废水中12000～15000mg/L高浓度氨氮，且饱和后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，层层脱落，最后测定废水中氨氮含量。本发明实现吸附材料的更新，无需再生，最终使排出废水中的氨氮浓度在1mg/L以下，去除率达99.99%以上，而且不会对环境造成二次污染。

　　权利要求书

　　1.一种处理线路板蚀刻废水中高浓度氨氮方法，其特征在于有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料制备步骤为：

　　(1)镁铝铁水滑石制备：分别称取7.2～13.4g硝酸镁、4.4～7.8g硝酸铝，5.2～ 11.8g硝酸铁溶解在470～580ml含有5.4～8.2g尿素的无水乙醇溶液中;室温下搅拌1h;倒入水热反应釜中加热至160℃，反应12～14h;冷却之室温;用乙醇和去离子水清洗二遍后在110℃下干燥7h，得到纳米镁铝铁水滑石;

　　(2)磁化：将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡5h，置于马弗炉中，在温度为120℃下烘干，靠近磁场磁化;

　　(3)改性：将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料10～40g浸入有机复合脱氮剂中，搅拌45～60min;

　　(4)烘干：将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干;

　　(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧4～6h，即可。

　　2.根据权利要求1所述一种处理线路板蚀刻废水中高浓度氨氮方法，其特征在于所述的有机复合脱氮剂为乙烯基磺酸、氯甲酸苯酯、三苯甲醇组成的，以质量比计，25%～30%乙烯基磺酸，35%～55%氯甲酸苯酯，20%～40%三苯甲醇。

　　3.一种处理线路板蚀刻废水中高浓度氨氮方法，其特征在于具体应用方法为：

　　(1)将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比8:1配成黏稠液，将黏稠液凃于石棉瓦表层，涂层厚度为4～8cm，将涂过粘稠液的石棉瓦在通风状态下干燥10～30min，所述胶粘剂以重量分数计为35份3,3,4,4-二苯甲酮四羧酸二酐、25份间苯二胺、10份石墨烯和30份水玻璃;

　　(2)将涂过黏稠液的石棉瓦置于吸附塔中，每层安装高度为20～50cm，空隙高度为55～110cm，让氨氮浓度为12000～15000mg/L的线路板蚀刻废水渗透液流经吸附塔，流速控制10～18m3/h，吸附塔内停留时间40～60min，直到石棉瓦表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;

　　(3)在线路板蚀刻废水渗透液再水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落;

　　(4)最后测定废水出水中氨氮含量。

　　说明书

　　一种处理线路板蚀刻废水中高浓度氨氮方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种处理线路板蚀刻废水中高浓度氨氮方法，属于污水处理领域。

　　背景技术

　　氨氮废水中污染物主要是以氨态氮为主，污染物的COD含量比较高，水中的有机物含量比较少，可生化性比较差，在现实生活中，氨氮污水主要是工业上的污水，像焦化厂的焦化废水、尿素生产废水等。

　　线路板蚀刻废水是在印刷电路板制作过程中产生的，里面含有高浓度氨氮，过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类健康。

　　近年来，随着经济的发展，石油、化工等重工业发展迅速，各地化工企业如雨后春笋般涌出，随之而来的空气、水污染问题也日益为人们所重视，由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一。而为了保持企业的可持续发展，减少水资源的浪费和环境污染、提高企业经济效益和社会效，对化工废水进行深度处理势在必行。

　　目前技术处理氨氮方法主要有生物脱氮法、吹脱法及汽提法;首先生物脱氮法是指在废水的生物氮处理过程中，在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，然后在缺氧条件下利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出，但是操作困难较大，而且对环境容易造成二次污染;其次的吹脱法及汽提法是指将废水中pH值调节至碱性时，离子态铵转化为分子态氨，再将废气和气体接触，使氨氮从液相转移到气相，该方法常用于高浓度氨氮废水处理，但是实际操作时候存在处理效率低，出现水垢影响操作，能耗及维护工作量较大和容易造成二次污染等现象，例如在“吹脱法在 PCB企业氨氮废水处理中的应用”试验中，废水中游离态氨随着pH值的升高不断增加，当pH在10以下时吹脱效率随着pH值的上升呈直线提高，pH过了10 以后开始趋缓，当pH超过11后，去除率变化不大，所以最佳pH为11，该方法实际操作时候存在处理效率低，而且容易造成二次污染问题;名称为“一种去除废水中氨氮的处理方法”，公开号为CN101428889公开的方法为先在废水进水管的进口处充入压缩空气，经高压喷嘴射入废水混合反应器，再在混合反应器中加入脱氮剂，最后将混合后的废水总文丘管里流出，进入走廊式廊道结构的吹托池中进行曝气吹脱即可，该方法操作简单，提高氨氮去除率，但是还是无法解决氨氮排放带来的二次污染问题。

　　发明内容

　　本发明主要解决的技术问题：针对有机复合脱氮剂结合吹脱法在高浓度氨氮废水处理过程存在氨气排放，造成环境二次污染问题，提供了一种有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石纳米磁性吸附材料，吸附废水中高浓度氨氮，且饱和后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，实现吸附材料的更新，无需再生。

　　为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

　　(3)改性：将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料10～40g浸入有机复合脱氮剂中,搅拌45～60min;

　　(4)烘干：将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干;

　　(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧4～6h，即可。

　　所述的有机复合脱氮剂为乙烯基磺酸、氯甲酸苯酯、三苯甲醇组成的，以质量比计，25%～30%乙烯基磺酸，35%～55%氯甲酸苯酯，20%～40%三苯甲醇。

　　本发明的应用方法是：

　　(3)在线路板蚀刻废水渗透液再水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落;

　　(4)最后测定废水出水中氨氮含量。

　　本发明的原理：镁铝铁水滑石材料具有比表面积大，属于介孔材料物质，经有机复合脱氮剂改性后对废水中氨氮具有吸附性能，更重要的是，有机复合脱氮剂的加入，能够使得吸附材料吸附氨氮达到饱和后能自行层层脱落，实现吸附材料表面的更新，重新吸附废水中的高浓度氨氮，而脱落后的残留物在水流冲刷和外加磁场作用分离。

　　本发明的有益效果是：

　　(1)无有害气体产生，不会导致环境二次污染;

　　(2)制备得到有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石纳米磁性吸附材料，吸附废水中高浓度氨氮，且饱和后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，实现吸附材料的更新，无需再生;

　　(3)脱落后残留物无水分、体积小，在外加磁场下可分离，氨氮去除率高、成本低。

　　具体实施方式

　　有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料的制备：

　　(3)改性：将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料10～40g浸入有机复合脱氮剂中，搅拌45～60min;

　　(4)烘干：将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干;

　　(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧4～6h，即可。

　　所述的有机复合脱氮剂为乙烯基磺酸、氯甲酸苯酯、三苯甲醇组成的，以质量比计，25%～30%乙烯基磺酸，35%～55%氯甲酸苯酯，20%～40%三苯甲醇。

　　纳米吸附材料去除高浓度氨氮废水的具体应用：

　　(3)在线路板蚀刻废水渗透液再水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落;

　　(4)最后测定废水出水中氨氮含量。

　　实例1

　　首先分别称取7.2g硝酸镁、4.4g硝酸铝、5.2g硝酸铁溶解在470ml含有5.4g尿素的无水乙醇溶液中;室温下搅拌1h;倒入水热反应釜中加热至160℃，反应12h，冷却之室温;用乙醇和去离子水清洗二遍后在100℃下干燥7h，得到纳米镁铝铁水滑石;再将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5% 的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡5h，置于马弗炉中，在温度为120℃下烘干，靠近磁场磁化;接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入10g 有机复合脱氮剂中,其中包含2.5g乙烯基磺酸、4.5g氯甲酸苯酯、3g三苯甲醇，搅拌45min;将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干，在温度为800℃下煅烧4h，即可得到有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比8:1配成黏稠液，将黏稠液凃于石棉瓦表层，涂层厚度为4cm，将涂过粘稠液的石棉瓦在通风状态下干燥10min;将涂过黏稠液的石棉瓦置于吸附塔中，每层安装高度为20cm，空隙高度为55cm，让氨氮浓度为12000mg/L的线路板蚀刻废水渗透液流经吸附塔，流速控制10m3/h，吸附塔内停留时间40min，直到石棉瓦表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;在线路板蚀刻废水渗透液再水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落，最后测定废水出最后测定废水出水中氨氮含量为1mg/L，氨氮去除率为99.99%以上。

　　实例2

　　首先分别称取8.4g硝酸镁、6.3g硝酸铝、10.2g硝酸铁溶解在500ml 含有7.2g尿素的无水乙醇溶液中;室温下搅拌1h;倒入水热反应釜中加热至 160℃，反应13h，冷却之室温;用乙醇和去离子水清洗二遍后在110℃下干燥 7h，得到纳米镁铝铁水滑石;再将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡5h，置于马弗炉中，在温度为120℃ 下烘干，靠近磁场磁化;接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入30g有机复合脱氮剂中,其中包含8.4g乙烯基磺酸、15g氯甲酸苯酯、6.6g 三苯甲醇，搅拌50min;将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干，在温度为850℃下煅烧5h，即可得到有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比8:1配成黏稠液，将黏稠液凃于石棉瓦表层，涂层厚度为4cm，将涂过粘稠液的石棉瓦在通风状态下干燥10min;将涂过黏稠液的石棉瓦置于吸附塔中，每层吸附棒安装高度为30cm，空隙高度为 90cm，让氨氮浓度为13000mg/L的线路板蚀刻废水渗透液流经吸附塔，流速控制 15m3/h，吸附塔内停留时间50min，直到吸附棒表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;在线路板蚀刻废水渗透液再水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落，最后测定废水出水中氨氮含量为0.8mg/L，氨氮去除率为99.99%以上。

　　实例3

　　首先分别称取13.4g硝酸镁、7.8g硝酸铝、11.8g硝酸铁溶解在580ml 含有8.2g尿素的无水乙醇溶液中;室温下搅拌1h;倒入水热反应釜中加热至 160℃，反应14h，冷却之室温;用乙醇和去离子水清洗二遍后在110℃下干燥 8h，得到纳米镁铝铁水滑石;再将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡5h，置于马弗炉中，在温度为120℃ 下烘干，靠近磁场磁化;接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入40g有机复合脱氮剂中,其中包含10.8g乙烯基磺酸、17.2g氯甲酸苯酯、 12g三苯甲醇，搅拌60min;将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗 3遍，在氮气保护条件下烘干，在温度为900℃下煅烧6h，即可得到有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比8:1配成黏稠液，将黏稠液凃于石棉瓦表层，涂层厚度为8cm，将涂过粘稠液的石棉瓦在通风状态下干燥 30min;将涂过黏稠液的石棉瓦置于吸附塔中，每层安装高度为30cm，空隙高度为110cm，让氨氮浓度为15000mg/L的线路板蚀刻废水渗透液流经吸附塔，流速控制18m3/h，吸附塔内停留时间60min，直到石棉瓦表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;在线路板蚀刻废水渗透液再水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落，最后测定废水出水中氨氮含量为 0.6mg/L，氨氮去除率为99.99%以上。